離心壓縮機(jī)及具備該離心壓縮機(jī)的增壓器以及離心壓縮機(jī)的運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離心壓縮機(jī)及具備該離心壓縮機(jī)的增壓器以及離心壓縮機(jī)的運(yùn)行方法，更具體而言，涉及離心壓縮機(jī)的冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]在以往的離心壓縮機(jī)中，葉輪出口中的空氣溫度與離心壓縮機(jī)的壓力比相應(yīng)地變高，例如在吸入常溫空氣時，若壓力比約為4.5左右，則葉輪出口中的空氣溫度也達(dá)200°C以上。若該高溫空氣通過密封葉輪的出口與形成在葉輪背部的空間之間的迷宮式密封部，則通過由迷宮式密封部與葉輪的風(fēng)扇的相對旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦熱，上述空氣進(jìn)一步升溫，并且由于這種高熱，葉輪背面被加熱。通常，在這種吸入大氣的單級型離心壓縮機(jī)中，作為葉輪的材料，使用鋁合金。然而，鋁合金隨著溫度從220°C向250°C以上上升，材料的強(qiáng)度急劇下降，因此難以進(jìn)行成為高壓力比的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。
因此，專利文獻(xiàn)I中公開有通過在迷宮式密封部的中間部設(shè)置空氣通道并供給冷卻空氣來防止葉輪的溫度上升的技術(shù)。
并且，專利文獻(xiàn)2中公開有使冷卻介質(zhì)從葉輪外周側(cè)流入的技術(shù)。
以往技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本專利第2934530號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利第4503726號公報(bào)發(fā)明的概要
發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0004]然而，即使利用專利文獻(xiàn)I中公開的技術(shù)，對于葉輪溫度變得最高的葉輪外周側(cè)而言，由于距供給冷卻空氣的中間部的空氣通道的距離較遠(yuǎn)，因此葉輪外周側(cè)的冷卻效果仍較低。而且，在迷宮式密封部的中間部設(shè)置有與迷宮式槽不同的空氣通道，并且為了在圓周方向上使流動均勻化而將該空氣通道設(shè)為寬幅。因此，由于存在寬幅的空氣通道，因此迷宮式槽的個數(shù)減少，導(dǎo)致密封性能的下降。
另一方面，專利文獻(xiàn)2中公開的技術(shù)中，并未向葉輪溫度變得最高的葉輪外周側(cè)直接導(dǎo)入冷卻介質(zhì)，因此冷卻效果較低。
[0005]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種能夠確保迷宮式密封部的密封性，并且冷卻葉輪來降低金屬溫度的離心壓縮機(jī)及具備該離心壓縮機(jī)的增壓器以及離心壓縮機(jī)的運(yùn)行方法。
用于解決技術(shù)課題的手段
[0006]為了解決上述課題，本發(fā)明的離心壓縮機(jī)及具備該離心壓縮機(jī)的增壓器以及離心壓縮機(jī)的運(yùn)行方法采用以下方法。
即，本發(fā)明的第I方式所涉及的離心壓縮機(jī)，其具備:葉輪，繞軸線旋轉(zhuǎn)；及迷宮式密封部，密封位于該葉輪的背面?zhèn)鹊谋诓颗c該葉輪的背面之間，其中，所述迷宮式密封部具有設(shè)為以所述軸線為中心的多個圓周槽的迷宮式槽，多個所述迷宮式槽的至少一個上連接有使冷卻介質(zhì)流通的冷卻孔。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第I方式，將用于向葉輪供給冷卻介質(zhì)的冷卻孔連接于設(shè)為圓周槽的迷宮式槽。通過如此將迷宮式槽還用作冷卻介質(zhì)供給用的空間，能夠不減少迷宮式槽的個數(shù)而進(jìn)行葉輪的冷卻。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)兼顧葉輪的冷卻與基于迷宮式密封部的密封性。
并且，在迷宮式槽設(shè)置冷卻孔，并從冷卻孔向葉輪供給冷卻介質(zhì)，由此能夠降低葉輪的金屬溫度。由此，能夠避免葉輪的溫度上升而材料強(qiáng)度下降。
[0008]而且，本發(fā)明的第2方式所涉及的離心壓縮機(jī)中，在所述迷宮式密封部的背面?zhèn)仍O(shè)置有供所述冷卻介質(zhì)流通的環(huán)狀空間，所述冷卻孔以彼此分離的狀態(tài)形成有多個，以便連接所述環(huán)狀空間與所述迷宮式槽。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第2方式，由于設(shè)置了供冷卻介質(zhì)流通的環(huán)狀空間，因此能夠使冷卻介質(zhì)在周向上均勻化。
并且，將使冷卻介質(zhì)在周向上均勻化的環(huán)狀空間配置在迷宮式密封部的背面，且將冷卻孔設(shè)置成連接環(huán)狀空間與迷宮式槽，因此無需如專利文獻(xiàn)I那樣設(shè)置無法用作迷宮式槽的空氣通道，能夠?qū)⒚詫m式槽直接用作冷卻用。由此，無需減少迷宮式槽的級數(shù)，因此能夠確?；诿詫m式密封部的密封性能。
而且，通過以分離狀態(tài)形成有多個冷卻孔，能夠在周向的各處有效地冷卻葉輪。
[0010]而且，本發(fā)明的第3方式所涉及的離心壓縮機(jī)中，所述冷卻孔連接于以所述軸線為中心的多個所述迷宮式槽中的最外周側(cè)的迷宮式槽。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第3方式，通過將冷卻孔連接于最外周側(cè)的迷宮式槽，能夠?qū)饘贉囟茸兊米罡叩牟糠种苯铀腿肜鋮s介質(zhì)。
[0012]并且，本發(fā)明的第4方式所涉及的離心壓縮機(jī)的運(yùn)行方法具備:葉輪旋轉(zhuǎn)工序，通過排氣渦輪的旋轉(zhuǎn)，使葉輪繞軸線旋轉(zhuǎn)；及冷卻介質(zhì)流通工序，使冷卻介質(zhì)在迷宮式槽中的至少一個中流通，所述迷宮式槽設(shè)置在位于所述葉輪的背面的迷宮式密封部且設(shè)為以所述軸線為中心的多個圓周槽。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第4方式，使冷卻介質(zhì)在迷宮式密封部所具有的多個迷宮式槽的至少一個中流通，因此能夠確保迷宮式密封部的密封性，并且在冷卻葉輪來降低金屬溫度的狀態(tài)下運(yùn)行離心壓縮機(jī)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)葉輪的長壽命化。
[0014]而且，本發(fā)明的第5方式所涉及的離心壓縮機(jī)的運(yùn)行方法中，在所述冷卻介質(zhì)流通工序中，向多個所述迷宮式槽中的最外周側(cè)的迷宮式槽供給所述冷卻介質(zhì)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第5方式，通過將冷卻孔連接于最外周側(cè)的迷宮式槽，能夠向金屬溫度變得最高的部分直接送入冷卻介質(zhì)。
[0016]并且，本發(fā)明的第6方式所涉及的增壓器具備上述任一項(xiàng)中記載的離心壓縮機(jī)及驅(qū)動該離心壓縮機(jī)的排氣渦輪。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第6方式，通過具備上述任一項(xiàng)中記載的離心壓縮機(jī)，能夠設(shè)為能夠確保迷宮式密封部的密封性，并且冷卻葉輪來降低金屬溫度的增壓器。
發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，由于在迷宮式密封部所具有的多個迷宮式槽的至少一個上連接有使冷卻介質(zhì)流通的冷卻孔，因此能夠確保迷宮式密封部的密封性，并且冷卻葉輪來降低金屬溫度。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)葉輪的長壽命化。
【附圖說明】
[0019]圖1是具備本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的迷宮式密封部的排氣渦輪增壓器的縱剖視圖。
圖2表示圖1的迷宮式密封部，圖2(a)是迷宮式密封部的縱剖視圖，圖2(b)是迷宮式密封部的俯視圖。
圖3是表示圖2所示的迷宮式密封部中在位于以軸線為中心的半徑方向最外側(cè)的迷宮式槽上連接有冷卻孔的狀態(tài)的側(cè)剖視圖。
圖4是表示圖1所示的迷宮式密封部的周圍的主要部分縱剖視圖。
圖5是將橫軸設(shè)為冷卻空氣插入位置且將縱軸設(shè)為葉輪金屬溫度來表示冷卻孔插入位置與葉輪金屬溫度的關(guān)系的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下，參考附圖對本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
以下，利用圖1至圖5對本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1中示出本實(shí)施方式所涉及的排氣渦輪增壓器(增壓器)10的縱剖視圖。排氣渦輪增壓器10通過用螺栓(未圖示)一體緊固氣體入口外殼11、氣體出口外殼12、軸承臺13及壓縮機(jī)側(cè)的空氣引導(dǎo)外殼14而構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)軸15通過推力軸承16及徑向軸承17、18旋轉(zhuǎn)自如地支承于軸承臺13內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)軸的一端部固定連結(jié)有構(gòu)成渦輪部的渦輪(排氣渦輪)19，在另一端部固定連結(jié)有構(gòu)成壓縮機(jī)部的葉輪20。
[0021]渦輪19在外周部具有多個葉片19a。該葉片19a配置在設(shè)置于氣體入口外殼11的排氣氣體導(dǎo)入道22與設(shè)置于氣體出口外殼12的排氣氣體排出道23之間。
另一方面，葉輪20配置在設(shè)置于空氣引導(dǎo)外殼14的吸入空氣導(dǎo)入道24的后方。吸入空氣導(dǎo)入道24經(jīng)由葉輪20與渦旋室25連接，而且渦旋室25經(jīng)由未圖示的吸入空氣導(dǎo)入道與引擎的燃燒室連接。
另外，符號26為過濾器，所述過濾器使吸入空氣在吸入到吸入空氣導(dǎo)入道24的前段通過來整流吸入空氣。
[0022]并且，軸承臺13上形成有潤滑油供給通道27，該潤滑油供給通道27的基端部與引擎的油泵(未圖示)連接。另一方面，潤滑油供給通道27的另一端部分支為分別與推力軸承16及徑向軸承17、18連接的分支通道28、29、30。
[0023]而且，在軸承臺13中的葉輪20側(cè)的端部上設(shè)置有密封位于葉輪20的背面?zhèn)?